謝成梁

摘要 采用光纖傳感器紐建煤礦副井馬頭門變形的實時監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合工業(yè)級人機界面，實現(xiàn)副井馬頭門變形監(jiān)測的自動化和分析問題的科學(xué)化。

【關(guān)鍵詞】光纖傳感器 馬頭門監(jiān)測 實時監(jiān)測檢測系統(tǒng)

1 引言

我國做作為當今世界煤礦需求大國，煤礦能源在我國能源使用中占據(jù)近三分之二比例，煤礦能源的開發(fā)也成為我國經(jīng)濟發(fā)展的一條重要因素。雖然前幾年我國對煤炭大力開采致使產(chǎn)煤過剩，但是煤炭作為我國的基礎(chǔ)能源，仍然在持續(xù)不斷地進行開采。

近些年以來，煤炭采掘涉及到的整體規(guī)模正在全面獲得擴大，而與之相應(yīng)的采煤技術(shù)也實現(xiàn)了突顯的優(yōu)化與改進。在當前的采煤實踐中，應(yīng)當更多關(guān)注井筒的采煤通道。這是由于，井筒通道是否具備通暢性，其直接決定著煤炭采掘的實效性。而馬頭門是境地車場巷道與立井井筒連接的過渡段，是礦井的咽喉部位，因此，對馬頭門的變形和破壞機理進行實時的監(jiān)測和分析，確保礦井連續(xù)安全的生產(chǎn)運行具有十分重要的意義。

相比來講，馬頭門監(jiān)測本身具備相對狹窄的操作空間以及復(fù)雜性的操作流程，同時也受到較短施工時間給其帶來的約束性。在當前階段中，施工人員通常來講可以憑借電傳感器來完成全方位的實時性監(jiān)測。但是不應(yīng)當忽視，運用上述監(jiān)測方式很有可能欠缺必要的靈活度，同時也埋下了監(jiān)測失效的隱患與風(fēng)險。因此為了在根本上轉(zhuǎn)變當前的現(xiàn)狀，針對變形在線檢測應(yīng)當將其建立于光纖傳感器的分布式監(jiān)測手段基礎(chǔ)上。

2 光纖光柵傳感器

2.1 基本技術(shù)原理

早在上世紀末，光纖傳感器就已經(jīng)誕生。截至目前，光纖傳感器已經(jīng)被運用于多種多樣的行業(yè)與領(lǐng)域，其在根本上應(yīng)當屬于信息化傳感設(shè)施。光纖光柵傳感器最根本的原理應(yīng)當包含如下：系統(tǒng)針對外界現(xiàn)有的物理參量予以全面的辨別，在此前提下獲得特定波長范圍內(nèi)的傳感信息。因此可見，上述傳感器具備調(diào)制波長的基本特征。

與此同時，光纖光柵傳感器還能用來測定當前現(xiàn)有的外界應(yīng)力以及溫度等要素，因此其應(yīng)當能夠適用于沖擊檢測、振動阻尼檢測以及形狀控制等各個領(lǐng)域，在此前提下全面測定某些潛在性的結(jié)構(gòu)缺陷。受到波長漂移給其帶來的顯著影響，光纖傳感器針對實時性的外界應(yīng)力以及外界溫度改變都能予以相應(yīng)的感知，進而給出了全方位的檢測結(jié)論。

2.2 光纖傳感器具備的獨特優(yōu)勢

如表1所示。

因此可見，光纖光柵的新型傳感器更加適用于規(guī)模較大的組網(wǎng)監(jiān)測，通過運用在線監(jiān)測的手段與方式來顯著優(yōu)化整個組網(wǎng)監(jiān)測的流程。

3 基于光纖傳感器的馬頭門變形監(jiān)測系統(tǒng)方案

3.1 煤礦馬頭門簡介

國投新集能源股份有限公司板集礦，設(shè)計生產(chǎn)能力為300萬t/年，采用立井開拓方式，。主、副、風(fēng)三個井筒在同一工業(yè)廣場內(nèi)，各井筒處于井筒加固維護階段。本監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用在副井的馬頭門處。

馬頭門是井底車場巷道與立井井筒連接的過渡段、副井井筒與井底車場的聯(lián)接處。形狀似馬頭，是礦巖、設(shè)備、材料和人員的轉(zhuǎn)運點。是礦井的咽喉部位，服務(wù)年限長。在立井井筒與平巷（石門）的連接處，空間較大，頂斜，剖面形似馬頭的巷道。它是立井與井底車場的聯(lián)系巷道，馬頭門設(shè)有穩(wěn)罐、推車和阻車設(shè)備以及信號房等。采用混凝土或鋼筋混凝土支護。

板集礦的副井馬頭門處于修復(fù)階段，將啟動加固處理，其加固方案為采用外層550m厚c50鋼筋混凝土（厚度包括U型鋼），內(nèi)層800mm厚C60鋼筋鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)。對于加固過程中鋼結(jié)構(gòu)及混凝土的變形監(jiān)測至關(guān)重要。

4 結(jié)論

從基本特征來講，馬頭門監(jiān)測適用于當前現(xiàn)有的煤礦變形監(jiān)測，此項舉措具有突顯的適用性價值。這是由于，運用上述監(jiān)測方式有助于拓寬現(xiàn)有的測點分布范圍，同時也能夠適應(yīng)惡劣性較強的現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境。與此同時，對于煤礦監(jiān)測應(yīng)當能夠全面保障其應(yīng)有的實時性以及精準性，在此前提下突顯了變形監(jiān)測獨有的技術(shù)優(yōu)勢。具體在設(shè)置光纖傳感器時，應(yīng)當將其鋪設(shè)于井筒的特定位置上，有利于變形監(jiān)測的自動化和分析問題的科學(xué)化。

實踐證明，光纖光柵傳感器在復(fù)雜的井筒馬頭門變形在線監(jiān)測中，能夠精確的檢測到加固過程中鋼結(jié)構(gòu)及混凝土的變形，為用戶提供可靠的預(yù)防及治理依據(jù)。

參考文獻

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